Подводное бетонирование при строительстве причалов
Причалы из бетона или железобетона возводят под водой, используя свойства бетонных смесей твердеть в воде и после затвердевания приобретать заданные проектом свойства.
Действующими СНиП допускается подводное бетонирование методами: вертикально-перемещающейся трубы (ВПТ); восходящего раствора (ВР); втрамбовывания бетонной смеси; укладки бетонной смеси в мешках.
Метод ВПТ применяют при глубинах 1,5—50 м для укладки бетона в массивные конструкции причалов (независимо от их размеров), возводимых на несжимаемых и сжимаемых грунтах.
При подводном бетонировании методом ВПТ (рис. 27) производится непрерывная подача бетонной смеси под воду в бетонируемый блок через воронку по вертикальной трубе, перемещаемой только в вертикальном направлении. Соответствующая пластичность массы бетонной смеси приводит к перемещению ее по трубе и распространению в радиусе г в опалубке. Выходящая из нижнего отверстия трубы бетонная смесь, растекаясь, вытесняет воду и заполняет бетонируемое пространство, ограниченное опалубкой. При этом только поверхность первой порции бетонной смеси, поступившей из трубы, соприкасается с водой. Поступление остальных порций происходит внутрь ранее уложенной бетонной смеси без соприкосновения с водой. Опалубка, применяемая при подводном бетонировании, должна быть непроницаемой, неизменяемой и нетрудоемкой в сборке. Применяются опалубки: железобетонная, деревянная из отдельных щитов, балластируемых во избежание всплытия, деревометаллическая и металлическая. К элементам опалубочных ограждений могут быть отнесены полые оболочки различных диаметров, стенки пустотелых массивов-гигантов, опускных колодцев, кессонов, ряжей и т. п. Опалубочные шпунтовые ограждения выполняют в виде однорядных металлических шпунтовых стенок.
При статическом расчете опалубки не учитывают уменьшение давления при схватывании бетона. Эпюра бокового давления бетонной смеси или раствора на опалубку принимается треугольного очертания в пределах действующего столба бетонной смеси или раствора и прямоугольного очертания —- ниже действующего столба бетонной смеси (рис. 28). Максимальное давление Рм (Па) на опалубку бетонной смеси или раствора определяют по формуле
При бетонировании методом ВПТ принимается
где k — показатель сохранения подвижности смеси, ч; I — интенсивность бетонирования, т. е. укладки 1 м 3 смеси на 1 м 2 площади бетонируемой конструкции за определенное время, м 3 /м 2 ·ч.
Потребную производительность (м 3 /ч) бетономешалки для проведения подводного бетонирования определяют по формуле
Нормальный режим подводной укладки предусматривает интенсивность бетонирования не ниже 0,3 м 3 /ч на 1 м 2 площади бетонируемого массива.
Над местом укладки подводного бетона устраивают подмости (рис. 29) для подвески труб с приемными воронками, установки необходимых механизмов и оборудования, а также для нахождения людей. Подмости должны быть такими, чтобы с них удобно было выполнять операции по заполнению воронок, подъему и опусканию труб, их надежной фиксации при удалении верхних звеньев в процессе бетонирования.
Для подводного бетонирования требуются литые бетонные смеси с высокой подвижностью, сохраняемой в процессе транспортировки, укладки и заполнения бетонируемого блока. Подвижность бетонных смесей, употребляемых при первоначальном заполнении труб, а также укладываемых с применением вибрации, должна характеризоваться осадкой стандартного конуса не менее 14—16 см; при установившемся режиме бетонирования без вибрации осадка должна составлять 16—20 см. В отдельных случаях применяют бетонные смеси с осадкой конуса до 24 см.
Кроме подвижности, бетонная смесь должна сохранять в процессе транспортирования и укладки однородность состава, исключающую возможность оседания и самоуплотнения частиц. Последние явления ведут к расслоению смеси, вытеснению из нее воды и быстрой потере начальной подвижности.
В проекте работ по подводному бетонированию следует учитывать возможную интенсивность бетонирования, радиусы действия труб и особенности бетонируемой конструкции. Исходя из этих факторов и в зависимости от размеров в плане бетонируемого массива его разбивают на отдельные блоки. Бетонирование отдельных блоков выполняют при помощи одной или нескольких одновременно работающих труб.
При растекании бетонной смеси из труб ее качество в периферийных зонах будет ниже требуемого. Поэтому обязательным условием при подводном бетонировании является выбор расчетного радиуса действия трубы, который всегда несколько меньше предельного радиуса растекания смеси. При бетонировании с помощью нескольких труб обязательно взаимное перекрытие круговыми зонами действия труб всей бетонируемой площади (рис. 30). Опыт показал, что расстояние по осям между трубами должно быть не более 6 м.
При принятом радиусе действия трубы подводное бетонирование должно вестись с интенсивностью, обеспечивающей необходимую подвижность смеси в зоне этого радиуса, что может быть выражено зависимостью
где гmax — наибольший радиус действия бетонолитной трубы, м.
Опыт подводного бетонирования позволил установить взаимосвязь между необходимым заглублением нижнего звена бетонолитной трубы в свежеуложенную смесь при заданном показателе сохранения подвижности смеси и интенсивностью бетонирования:
При соблюдении этого условия каждая новая порция поступающей бетонной смеси растекается под прикрытием ранее поданной порции и купола шлама, выделяющегося из бетонной смеси.
Первоначальный цикл операции при бетонировании методом ВПТ показан на рис. 31, а (I—IV). По мере увеличения объема уложенного в блок подводного бетона бетонолитпая труба поднимается вверх, а затем верхнее и последующие звенья удаляют. Перед снятием каждого звена трубу осаживают вниз во избежание проскальзывания оставшейся в пей бетонной смеси. После снятия звена приемную воронку соединяют с оставшейся частью трубы.
Распалубку подводных конструкций производят в сроки, зависящие от результатов испытания прочности контрольных подводных массивов: не ранее чем через месяц после бетонирования — для наружных поверхностей и через 10 дней — для поверхностей, подлежащих сопряжению с соседними блоками.
Метод ВР может быть двух видов бетонирования: безнапорным и напорным.
При безнапорном методе (рис. 31, б) в опалубку бетонируемого блока устанавливают заливочную трубу с воронкой, огражденную специальной шахтой, в которой труба может свободно перемещаться. Бетонируемый блок заполняют наброской из камня, а пустоты в наброске — раствором, непрерывно выходящим из нижнего конца трубы из-за ее непрерывной подпитки. Этот процесс происходит не вследствие напора раствора в трубах, а под давлением его столба в шахте. По мере повышения уровня раствора в блоке питающая труба поднимается вертикально, но ее нижний конец должен оставаться погруженным в свежеуложенный раствор. При достижении раствором проектной отметки кладки прекращают подачу раствора и трубу извлекают из шахты.
Напорный (инъекционный) способ (рис. 31, в) предусматривает бетонирование без устройства шахт и подъема трубы. Трубы устанавливают ярусами и засыпают щебнем и камнем. Заполнение пустот в заполнителе происходит вследствие напора в трубах раствора или теста, создаваемого их массой или растврронасосом. При подъеме уровня раствора в блоке поочередно включают следующие по высоте трубы. По окончании бетонирования удаляют верхнюю часть груб, не попавших в бетонную кладку.
При заполнении пустотелых конструкций причалов на глубине 1,5—20 м подводной кладкой применяют заливку крупного каменного заполнителя цементно-песчаным раствором. При глубине подводного бетонирования 20—50 м применяют заливку щебеночного заполнителя цементным тестом.
Применение метода ВР целесообразно при сооружениях на слабых грунтах, требующих предварительного обжатия или ступенчатой загрузки. Постепенная загрузка основания происходит в процессе отсыпки заполнителя, а затем заливки раствором или тестом. Диаметр стальных труб 37—100 мм. Шахты изготовляют в виде металлических или деревянных сетчатых колодцев квадратного или круглого сечения со сторонами или диаметром 20—30 см; отверстия в стенках шахты должны быть не более 2/3 наименьшего размера применяемого для наброски камня.
При предварительном подборе режимов бетонирования величину радиуса действия трубы определяют по формулам:
для безнапорного бетонирования (с шахтой)
В этих формулах: n — коэффициент крупности заполнителя (принимается 0,7 — для щебня, 1 — для камня); R=j/i — разлив (здесь i — уклон растекания, принимаемый равным 1/5); D — средняя величина заполнителя, м; Нв — высота столба воды над уровнем раствора, м; h0 — превышение столба раствора над водой, м.
В случае бетонирования блока несколькими трубами их включают в работу одновременно при горизонтальном основании блока (рис. 31, г) или поочередно — при наклонном (t≥1/5) или выполненном в виде штраб основании (рис. 31, д).
Метод втрамбовывания бетонной смеси применяют при глубине воды не более 1,5 м для неармированных сооружений или их конструктивных элементов, которые бетонируют до отметки, расположенной выше уровня воды (фундаменты на скальных отмелых берегах, бетонные ростверки по свайным фундаментам).
Сущность метода (рис. 32) состоит в постоянной укладке бетонной смеси отвалом от берега или со специального бетонного островка путем втрамбовывания или вибрации новых порций бетонной смеси в ранее уложенный, еще не схватившийся бетон. При этом бетонная смесь распространяется в бетонируемом блоке таким образом, что с водой соприкасается только откос из бетонной смеси, а вновь втрамбовываемая смесь остается изолированной от воды.
Укладку бетонной смеси начинают в одном из углов блока с наибольшей глубиной воды, чем достигается скорейшее образование водозащитного откоса. Первые порции бетона подают бадьями с открывающимися днищами или с помощью бетонолитной грубы, выводя островок на высоту не менее 30 см над поверхностью воды. Последующие порции бетонной смеси разгружают по контуру островка на ранее уложенный бетон не ближе 20—30 см от уреза воды, следя за тем, чтобы не произошло сплыва смеси по откосу в воду. Смесь в блоке втрамбовывать в нижележащие слои можно пневмо- или электротрамбовками, виброплощадками или вибробулавами. Работу поверхностных трамбовок следует совмещать с уплотнением бетонной смеси глубинными вибраторами, не допуская работы вибраторов вблизи наружного откоса, при которой вымывается цементное тесто.
Метод укладки бетонной смеси в мешках, являющийся вспомогательным, допускается при: временном ограждении участков работ; выравнивании оснований блоков бетонирования; выравнивании оснований под массивовую кладку; создании уплотнения в местах примыкания опалубки к основанию бетонируемого блока; опалубочном ограждении в случае подводного бетонирования на глубине до 2 м и др.
Мешки из редкой прочной ткани на 2/3 их вместимости заполняют свежеизготовленной бетонной смесью и прочно зашивают или завязывают. После придания мешкам постелистой формы их подают под воду, где водолазы укладывают плотно и вперевязку.
Подводное бетонирование: методы и правила
Подводное бетонирование подразумевает укладку бетонной смеси без осуществления водоотливных работ. Этот метод применяется при возведении подводных элементов опор мостов и линий электропередач, фундаментов, при проведении строительных и ремонтных работ на объектах гидротехнического назначения. Для успешного проведения такого бетонирования необходимо решить две основные задачи: помешать свободному падению раствора через слой воды и защитить уложенный бетон от размывания.
Существует несколько методов укладки бетона под водой — способ вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), восходящего раствора (ВР), укладки бетонного раствора бункерами, в мешках, втрамбовывания бетона.
Способ вертикально перемещающейся трубы
Этот метод является наиболее эффективным при проведении работ на глубине от 1,5 до 50 метров и необходимости получения высокопрочного монолитного подводного сооружения. Бетонирование конструкции осуществляется в котловане, огражденном от воздействия проточной воды. Для ограждения используют либо специально изготовленную опалубку, которая представляет собой пространственные блоки из металла, железобетона или дерева, либо конструкции сооружения — плиты, стены массивов и опускных колодцев.
Для доставки бетонной смеси в котлован используют стальные бесшовные трубы. Диаметр труб равен 200-300 мм, собираются они звеньями длиной до одного метра на легкоразъемных соединениях, защищенных от проникновения в них воды. Трубы подвешиваются к крану или лебедкам, которые закрепляются на надстройке ограждения котлована. На верхнем торце трубы находится воронка, на нижнем — металлические клапаны, открываемые с подмостей. Радиус действия подающих труб — до 6 м.
Число труб должно быть таковым, чтобы их круговые зоны перекрывали всю площадь котлована.
Трубы, опущенные до дна котлована с минимальным зазором и перекрытые клапанами, да самого верха заполняют бетонным раствором. Бетон изготавливают, используя гравий или смесь гравия с 20-30% щебенки с обязательной добавкой пластифицирующих модификаторов. Раствор подается с помощью бетононасосов, пневмонагнетателей, непосредственно из бетоносмесителей.
При выборе бетона встал вопрос о том, как определить качество бетона? Наши эксперты отвечают здесь.
Качественное и недорогое выполнение бетонных работ в Санкт-Петербурге.
После открытия клапанов выходящая из труб смесь растекается по площади котлована. Бетонирование конструкции без подъема трубы продолжается, пока бетон не поднимется над нижним концом трубы на 0,8-1,5 метра.
Нижний конец трубы должен постоянно располагаться на уровне, который не менее чем на 0,8 м ниже поверхности уложенного раствора — на глубине до 10 м, на 1,5 м — при глубине производства работ до 20 м.
После поднятия трубы на высоту звена работы временно прекращают, верхнее звено демонтируют, следя, чтобы вода не попадала в трубу. После установки воронки в новую трубу бетонирование возобновляют.
Бетонирование продолжают до высоты, которая на 2% выше запроектированного вертикального размера элемента, но не менее, чем на 100 мм. После достижения определенной величины прочности слабый верхний слой удаляется.
Метод восходящего раствора
Этот способ разделяется на два вида: безнапорный и напорный.
Для осуществления безнапорного способа в центральной части бетонируемого блока монтируют шахту с решетчатыми стенками, сваренными из рельсов или другого стального проката. В шахту опускают трубу диаметром около 100 мм. Труба состоит из звеньев длиной до 1 м на легкоразъемных соединениях, защищенных от попадания воды.
Ограниченное опалубкой пространство заполняется каменной наброской. Пустоты заполняют цементным раствором.
Размеры каменной наброски для бутобетонной кладки — 150-400 мм, для бетонной — 40-150 мм. Цементный раствор изготавливается на мелких песках для возможности полного обволакивания каменного заполнителя.
Труба постоянно должна быть опущена в раствор на глубину не менее 0,8 метра. По мере увеличения уровня бетонирования верхние звенья трубы демонтируют. После частичного затвердевания излишек раствора с поверхности удаляют. Данный метод является гравитационным, поскольку растекание цементной смеси происходит под напором столба раствора.
Ячеистый бетон автоклавного твердения — в этой статье вы узнаете, что это и каковые его плюсы.
Цена бетонных колец для канализации по этой ссылке в нашем прайс-листе.
Инъекционный способ напорного бетонирования заключается в подаче под давлением цементного раствора по трубам, установленным непосредственно в каменную засыпку. Раствор поднимается снизу вверх, вытесняя из пустот засыпки воду.
Метод ВР имеет преимущества по сравнению с ВПТ:
Недостатки способа ВР:
Метод ВР используют при производственной невозможности или экономической нецелесообразности применения способа ВПТ — для проведения ремонтных работ в стесненных условиях, бетонирования конструкций небольшого объема с густым армированием, для элементов из бутовой кладки.
Метод укладки бункерами
Разгрузка бетона осуществляется через раскрывающееся дно или затвор при минимальном зазоре между выгрузочным отверстием бункера и поверхностью уже уложенного бетона. Соблюдение этого условия дает возможность предотвратить свободное сбрасывание раствора через водяной слой.
Первый слой подвергается наибольшему размыву водой, поэтому бетонная смесь, используемая для его укладки, должна содержать на 15-20% цемента больше, чем стандартная.
Преимущества укладки бункерами:
Минусом этого метода является частичный размыв бетона, который происходит при его выгрузке из бункера, и, как следствие, получение некоторой слоистости укладки.
Метод применяется при укладке бетона маркой не выше 200.
Укладка бетонной смеси методами втрамбовывания и в мешках
Суть первого метода заключается в создании островка из бетона с распределением бетонной смеси в блоке вибрацией или втрамбовыванием.
Метод втрамбовывания может применяться на глубине до 1,5 метра при марке бетона не выше 300 для конструкций с большой площадью.
Конструкция бетонируется до уровня, превышающего поверхность воды. Один из геометрических размеров создаваемого блока в плане должен превышать двойную глубину бетонирования.
Островок из бетона создается в одном из углов блока с использованием трубы или бадьи (кюбеля). Кюбель должен располагаться на уровне, превышающем поверхность воды не менее чем на 300 мм.
Угол расположения подводного откоса островка, с которого начинают бетонирование, к горизонтали должен быть равен 35-45 0
Новые части бетонной смеси должны втрамбовываться равномерно, с интенсивностью, позволяющей не нарушать процесс твердения уложенного раствора.
Суть метода укладки бетона в мешках. Бетонный раствор опускают под воду в мешках, изготовленных из прочной ткани с редким переплетением, объемом 10-20 л. Осадка конуса бетона при максимальной величине заполнителя 40 мм должна быть равна 2-5 см.
Часть мешков изготавливают для меньшего объема смеси — 5-7 л. В такие мешки загружается бетон с максимальной крупностью заполнителя — 10 мм.
Метод укладки смеси в мешках является вспомогательным и применяется с целью уплотнения щелей в местах соприкосновения опалубки и неровного дна, вместо опалубки при подводном бетонировании на глубине до 2 м, в аварийных ситуациях.
Подводное бетонирование — технически сложный процесс, поэтому при возведении массивных сооружений и при создании ответственных конструкций предварительно бетонируют опытные блоки, на которых проверяют режимы бетонирования и качественные характеристики смеси. Также при подводном бетонировании необходимо ведение журнала по форме №49 нормативного документа Утвержденного Распоряжением Росавтодора от 23 мая 2002 г. N ИС-478-р.
Скачать образец журнала подводного бетонирования можно по этой ссылке (откроется в новой вкладке).